A hőszabályozás központi idegrendszeri integrációja. Doktori értekezés. dr. Bratincsák András



Hasonló dokumentumok
AZ ÖSZTROGÉN ÉS A DEHIDROEPIANDROSZTERON SZEREPE A SZINAPTIKUS ÁTRENDEZŐDÉSBEN

A nesfatin-1/nucb2 szerepének vizsgálata a központi idegrendszerben. Doktori tézisek Könczöl Katalin

2) Megfigyelések éheztetés és újraetetés (jóllakottság) hatására bekövetkezett változásokról a hypothalamus neuronjaiban

megerősítik azt a hipotézist, miszerint az NPY szerepet játszik az evés, az anyagcsere, és az alvás integrálásában.

A KALMODULIN GÉNMŰKÖDÉS SZABÁLYOZÁSA OROFACIÁLIS BŐR EREDETŰ KRÓNIKUS GYULLADÁS ALATT ÉS AZT KÖVETŐ SZTEROID KEZELÉS SORÁN A

Gyógyszerészeti neurobiológia Idegélettan 3. A gerincvelő szerepe az izomműködés szabályozásában

SZOCIÁLIS VISELKEDÉSEK

Az elért eredmények. a) A jobb- és baloldali petefészek supraspinális beidegzése

Doktori tézisek Cservenák Melinda. Semmelweis Egyetem Szentágothai János Idegtudományi Doktori Iskola

PhD vizsgakérdések április 11. Próbálja meg funkcionális szempontból leírni és példákon bemutatni az intralimbikus kapcsolatok jelentőségét.

Autonóm idegrendszer

Az idegi szabályozás efferens tényezıi a reflexív általános felépítése

Asztroglia Ca 2+ szignál szerepe az Alzheimer kórban FAZEKAS CSILLA LEA NOVEMBER

A Caskin1 állványfehérje vizsgálata

Stressz vagy adaptáció? Betegség vagy boldog élet?

Opponensi vélemény. címmel benyújtott akadémiai doktori értekezéséről

A nemi különbségek vizsgálatáról lévén szó, elsődleges volt a nemi hormonok, mint belső környezetbeli különbségeket létrehozó tényezők szerepének

A dorsolateralis hypothalamus neuronokból induló, az alsó agytörzs és a gerincvelő preganglionáris idegsejtjeit, valamint catecholamin

A 2012/12. SZÁM TARTALMA. Sárdi S., Szentpáli-Gavallér K., Bakonyi T., Szenci O., Kutasi O.: Lovak

Jegyzőkönyv. dr. Kozsurek Márk. A CART peptid a gerincvelői szintű nociceptív információfeldolgozásban szerepet játszó neuronális hálózatokban

Anyák idegrendszerének adaptációja, mint a komplex viselkedések szabályozásának modellje

A VISELKEDÉS SZERVEZŐDÉSE - AZ ANYAI MAGATARTÁS SZABÁLYOZÁSA

Nagyon köszönöm a disszertáció alapvetően pozitív megítélését és a gondos bírálatot. A következőkben válaszolok a feltett kérdésekre.

Mikrogliák eredete és differenciációja

Nemszinaptikus receptorok és szubmikronos Ca2+ válaszok: A két-foton lézermikroszkópia felhasználása a farmakológiai vizsgálatokra.

VEGETATÍV IDEGRENDSZER

fogalmak: szerves és szervetlen tápanyagok, vitaminok, esszencialitás, oldódás, felszívódás egészséges táplálkozás:

Az anti-apoptózis mechanizmus vizsgálata agyi ischaemia/hypoxia modellekben

A DOHÁNYZÁS OKOZTA DNS KÁROSODÁSOK ÉS JAVÍTÁSUK VIZSGÁLATA EMBERI CUMULUS ÉS GRANULOSA SEJTEKBEN. Sinkó Ildikó PH.D.

Kaméleonok hőháztartása. Hősugárzás. A fizikában három különböző hőszállítási módot különböztetünk meg: Hővezetés, hőátadás és a hősugárzás.

A plazma membrán mikrodomének szabályzó szerepe a sejtek növekedési és stressz érzékelési folyamataiban. Csoboz Bálint

EMELT SZINTŰ ETOLÓGIA. Alkalmazkodás ellenséges környezethez avagy élet a fagyban. Pongrácz Péter

ISMÉTLŐDŐ STRESSZ HATÁSAINAK VIZSGÁLATA ZEBRADÁNIÓN (DANIO RERIO)

Készítette: Balog Eszter Témavezetők: dr. Baska-Vincze Boglárka Dr. Szenci Ottó

Zárójelentés. Gabonafélék stresszadaptációját befolyásoló jelátviteli folyamatok tanulmányozása. (K75584 sz. OTKA pályázat)

FUSARIUM TOXINOK IDEGRENDSZERI HATÁSÁNAK ELEMZÉSE

Válasz Dr. Gereben Balázs bírálatára

Bugát Pál Kárpát-medencei Középiskolai Természetismereti Műveltségi Vetélkedő Biológia - Elődöntő

ERD14: egy funkcionálisan rendezetlen dehidrin fehérje szerkezeti és funkcionális jellemzése

KÉSZÍTETTE: BALOGH VERONIKA ELTE IDEGTUDOMÁNY ÉS HUMÁNBIOLÓGIA SZAKIRÁNY MSC 2015/16 II. FÉLÉV

Statikus és dinamikus elektroenkefalográfiás vizsgálatok Alzheimer kórban

Hivatalos bírálat Dr. Antus Balázs: A légúti gyulladás és az oxidatív stressz vizsgálata tüdőbetegségekben című MTA doktori értekezéséről

A humán tripszinogén 4 expressziója és eloszlási mintázata az emberi agyban

K68464 OTKA pályázat szakmai zárójelentés

ÉLETMINŐSÉG ÉS KÖLTSÉGEK A KÖZÉP- ÉS SÚLYOS FOKÚ PSORIASISOS BETEGEK KÖRÉBEN

A tremor elektrofiziológiai vizsgálata mozgászavarral járó kórképekben. Doktori tézisek. Dr. Farkas Zsuzsanna

~ 1 ~ Ezek alapján a következő célokat valósítottuk meg a Ph.D. munkám során:

Kutatási beszámoló ( )

Két kevéssé ismert humán ABCG fehérje expressziója és funkcionális vizsgálata: ABCG1 és ABCG4 jellemzése

1. SEJT-, ÉS SZÖVETTAN. I. A sejt

Xenobiotikum transzporterek vizsgálata humán keratinocitákban és bőrben

Szívbetegségek hátterében álló folyamatok megismerése a ciklusosan változó szívélettani paraméterek elemzésén keresztül

DOKTORI ÉRTEKEZÉS TÉZISEI AZ OPPORTUNISTA HUMÁNPATOGÉN CANDIDA PARAPSILOSIS ÉLESZTŐGOMBA ELLENI TERMÉSZETES ÉS ADAPTÍV IMMUNVÁLASZ VIZSGÁLATA

Zárójelentés. A vizuális figyelmi szelekció plaszticitása Azonosító: K 48949

AZ ELŐADÁS CÍME. Stromájer Gábor Pál

A központi idegrendszer funkcionális anatómiája

Az elért eredmények ismertetése 1. Csirkeembriók gerincvelő telepeiben kimutattuk, hogy az extracellularis matrix (ECM) egyik organizátor molekulája,

Gyakorló ápoló képzés

A sejtfelszíni FasL és szolubilis vezikulakötött FasL által indukált sejthalál gátlása és jellemzése

A magatartás szabályozása A vegetatív idegrendszer

Központi idegrendszeri vizsgálatok.

Zárójelentés. Dr Tóth Zsuzsanna A prolaktin-releasing peptid szerepének vizsgálata a központi idegrendszerben T43169

A diabetes hatása a terhes patkány uterus működésére és farmakológiai reaktivitására

Élettan írásbeli vizsga (PPKE BTK pszichológia BA); 2014/2015 II. félév

Aktív életerő HU/KAR/0218/0001

Doktori értekezés tézisei. A komplementrendszer szerepe EAE-ben (Experimental Autoimmune Encephalomyelitis), a sclerosis multiplex egérmodelljében

Doktori értekezés tézisei

Szárazodás és annak következményei az Ugróvillás rovarokra (Collembola) TÉMAVEZETŐ: DOMBOS MIKLÓS PH. D.

AZ UTÓDGONDOZÁS ÉLETTANA

Hiperlipidémia okozta neurodegeneratív és vér-agy gát-elváltozások ApoB-100 transzgenikus egerekben

FEJEZETEK AZ ÉLETTAN TANTÁRGYBÓL

SUMMARY IN HUNGARIAN MAGYAR NYELVŰ ÖSSZEFOGLALÓ

SZTE Farmakológiai és Farmakoterápiai Intézet Igazgató: Dr. Varró András egyetemi tanár

Doktori Tézisek. dr. Osman Fares

Jelátviteli folyamatok vizsgálata neutrofil granulocitákban és az autoimmun ízületi gyulladás kialakulásában

Sejtek közötti kommunikáció:

Az idegsejtek kommunikációja. a. Szinaptikus jelátvitel b. Receptorok c. Szignál transzdukció neuronokban d. Neuromoduláció

A doktori értekezés tézisei. A növényi NRP fehérjék lehetséges szerepe a hiszton defoszforiláció szabályozásában, és a hőstressz válaszban.

MAGYAR NYELVŰ ÖSSZEFOGLALÁS

SZOCIÁLIS VISELKEDÉSEK 2

A SZEXUÁLIS VISELKEDÉS SZABÁLYOZÁSA

Invazív méhnyakrákos esetek az előzmények tükrében

Nyelv. Kognitív Idegtudomány kurzus, Semmelweis Egyetem Budapest, Created by Neevia Personal Converter trial version

Ca 2+ Transients in Astrocyte Fine Processes Occur Via Ca 2+ Influx in the Adult Mouse Hippocampus

Pannon löszgyep ökológiai viselkedése jövőbeli klimatikus viszonyok mellett

Mozgás, mozgásszabályozás

Apoptózis. 1. Bevezetés 2. Külső jelút 3. Belső jelút

Érzékszervi receptorok

Olaj-Papír sziegetelésű kábel mesterséges öregítéses vizsgálata

Opponensi bírálat Tóth Attila: A kapszaicin receptor (TRPV1) farmakológiája és keringésélettani szerepe MTA doktori értekezéséről

Az Ames teszt (Salmonella/S9) a nemzetközi hatóságok által a kémiai anyagok minősítéséhez előírt vizsgálat, amellyel az esetleges genotoxikus hatás

Kiválósági ösztöndíjjal támogatott kutatások az Építőmérnöki Karon c. előadóülés

Tóthné Fülep Beatrix. Korszerű lehetőségek a fizioterápiában III. Hévíz

EEG Alvás Napszaki ritmusok

Fehérjeglikoziláció az endoplazmás retikulumban mint lehetséges daganatellenes támadáspont

Jelutak. Apoptózis. Apoptózis Bevezetés 2. Külső jelút 3. Belső jelút. apoptózis autofágia nekrózis. Sejtmag. Kondenzálódó sejtmag

Tüdő adenocarcinomásbetegek agyi áttéteiben jelenlévő immunsejtek, valamint a PD-L1 és PD-1 fehérjék túlélésre gyakorolt hatása

-Két fő korlát: - asztrogliák rendkívüli morfológiája -Ca szignálok értelmezési nehézségei

4. A TÁPLÁLÉKFELVÉTEL SZABÁLYOZÁSA

TARTALOM. Előszó 9 BEVEZETÉS A BIOLÓGIÁBA

Átírás:

A hőszabályozás központi idegrendszeri integrációja Doktori értekezés dr. Bratincsák András Semmelweis Egyetem Szentágothai János Idegtudományi Doktori Iskola Témavezető: Dr. Palkovits Miklós, egyetemi tanár, az MTA rendes tagja Szigorlati bizottság elnöke: Dr. Nagy György, egyetemi tanár, D.Sc. Szigorlati Bizottság tagjai: Dr. Majorossy Kálmán, egyetemi tanár, Ph.D. Dr. Kovács Krisztina, tudományos főmunkatárs, D.Sc. Budapest, 2006

Bevezetés A hőszabályozás az emlős állatok evoluciós dominanciáját eredményező fiziológiás folyamat, mely az adott szervrendszer eutermikus egyensúlyát, s ezátal a sejtek optimális működését teszi lehetővé. Mint minden más fiziológiás folyamat, a hőszabályozás is a központi idegrendszer pontos irányítása alatt áll. Annak ellenére, hogy az elmúlt 100 évben számos publikáció jelent meg e témával kapcsolatban, a testhőmérséklet központi idegrendszeri szabályozása még nem teljesen ismert. A hideg illetve meleg inger hatására kiváltott termoregulációs válasz teljesen más fiziológiás folyamatokat foglal magába, így kézenfekvőnek tűnik, hogy ezen fiziológiás válaszok kiváltásával párhuzamosan különböző agyi struktúrák aktiválódnak hideg- és melegstressz folyamán. A hidegstressz során aktiválódó neuronokat előzőleg már részletesen feltérképezték, és ugyan számos adat látott napvilágot a melegstressz során aktiválódó sejteket illetően, a melegérzékeny neuronok pontos topográfiai lokalizációját még nem írták le. Mind a meleg, mind a hideg környezeti hőmérséklet által keltett termikus információ a hipotalamusz preoptikus területén elhelyezkedő termoregulátoros központba kerül. A preoptikus központ felelős a termikus inger által kiváltott hőszabályzó válasz irányításáért. Ismerjük a hőszabályozás kivitelezésében részt vevő sejtcsoportokat és a preoptikus központból szarmazó efferens beidegzésüket, azonban a preoptikus magba irányuló afferens termikus stimulus topográfiája nem ismert. Számos in vitro adat bizonyítja, hogy a preoptikus area neuronjai változtatnak a kisülési frekvenciájukon, ha különböző hőmérsékletű kőrnyezetbe kerülnek, azaz közvetlen termoszenzoros képességgel rendelkeznek. Ezek a kísérletek azonban csak felvetik, de nem igazolják egy intrakraniális hőérzékelő mechanizmus tényleges szerepét az emlős hőszabályozásban. Másfelöl in vivo kísérletek kimutatták az agytörzs és a gerincvelő fontosságát a termikus inger továbbításában, de ezek a kísérletek sem bizonyították az adott perifériás termikus szignál szerepét az összetett, több szervrendszert is érintő termoregulátoros válasz kiváltásában. Más szóval, az irodalom számos adattal szolgál mind a

perifériás, mind az intrakraniális hőérzékelés exisztenciáját illetően, de sem direkt sem indirekt igazolást nem ad ezen termikus ingerek (neuronális vagy humorális) közvetlen a hőszabályozásban játszott szerepüket tekintve. Az emlősök testhőmérsékletének egyenletes fenntartásához gyors és pontos hőrecepcióra van szükség, amely adekvát termikus információt szolgáltat a preoptikus központnak. Az afferens termikus információ alapján a preoptikus termoregulátoros központ irányítja a hőszabályozó reakciókat indukáló termoefferens neuronokat. Irodalmi adatok bizonyitják számos a középagyban és az agytörzsben található mag a hőszabályozás efferentációjában való részvételét. Ezen struktúrák nagy részének neuroanatómiai kapcsolatrendszere már ismert: tudjuk, hogy milyen pályán keresztül kapnak termoregulátoros információt a preoptikus magból, s milyen pályákon keresztül projektálnak a perifériás szervekbe. Ezzel ellentétben nem ismert, hogy az agytörzsben jelen levő, a hőszabályozás afferens ágában szerepet játszó sejtcsoportok A természetben megfigyelhető fiziológiás hőszabályozás egy szélsőséges formája a hibernáció, egy bizonyos emlősökben előforduló speciális állapot, amely természetes adaptációként szolgál a hideg és táplálékszegény időszakok túlélésére. Hibernáció során a testhőmérséklettel együtt az összes fiziológiás mechanismus drasztikusan csökken, de ezen drámai változások ellenére a hibernáló állatok képesek szövetkárosodás nélkül visszatérni eutermiás állapotba. A hibernációs ciklus során periodikusan visszatérő eutermiás szakaszok pontos regulációja, illetve a hibernált állapotba való visszatérés ciklicitása igazolja a központi idegrendszer számos funkciójának precíz koordinálását. Irodalmi adatok bizonyítják bizonyos sejtcsoportok és területek hibernációban való részvételét. Ezek a kísérletek különböző módon detektálták az aktivált neuronokat és agyterületeket, de metodikai hiányosságok miatt csak részben voltak képesek felfedni a hibernáció egyes szakszaiban aktivált és szerepet játszó neuronokat. milyen módon állnak kapcsolatban a preoptikus termoregulátoros központtal.

Célkitűzések Ebben a doktori értekezésben az alábbi célkitűzéséket fogalmaztuk meg: 1. Célunk volt kimutatni a melegstressz során aktiválódó neuronok pontos neuroanatómiai lokalizációját és összehasonlítani a meleg-, illetve a hidegstressz által aktivált neuronok topográfiai eloszlását. 2. Célunk volt vizsgálni, hogy a hőközpont aktivációját és a hőszabályoző mechanizmusok indukcióját a perifériás idegrendszerben eredő, neuronális termikus inger avagy a központi idegrendszer lokális hőmérséklete váltja ki. 3. Célkitűzésünk volt, hogy felfedjük az agytörzs peritrigeminális régiójában található termoszenzitív sejtcsoport neuronális vetületét, illetve kapcsolatát a preoptikus központtal. 4. Célul tűztük ki a hibernáció ciklusának különböző szakaszaiban aktiválódó sejtek neuroanatómiai lokalizációjának kimutatását és ezen magcsoportok a hibernáció fázisaiban betöltött szerepének azonosítását. Módszerek Célkitűzéseink igazolására in vivo modelleket (Sprague-Dawley patkányt, illetve tizenhárom csíkos földi mókust) használtunk. A patkányok termikus ingerléséhez hőszabályozott kamrák szolgáltak a hideg, illetve a meleg környezeti stimulus kiváltására: a kamrák hömérsékletét folyamatosan regisztráltuk, és 4 C illetve 30 C-on tartottuk. Az állatok testhömérsékletét a hideg és a melegstressz folyamán szondák (intrakraniális, rektális, szubkután és bőr) segítségével mértük, és adott időközönként regisztráltuk. A termikus ingerlés által kivákltott neuronális aktivációt immunhisztokémiai módszerrel követtük nyomon. Az akut neuronális aktivációt jelző c-fos gén transzkripcióját a kódolt mrns in situ hibridizációs, illetve a Fos protein immunhisztokémiai megjelenítésével mutattuk ki. A hibernáció tanulmányozásához tizenhárom csíkos földi mókusokat használtunk. A hibernációs ciklust hűtött és sötétített hibernaciós kamrával idéztük elő. A hibernaciós ciklus különböző pontjain levő állatok koronális agymetszetein az általunk szekvenált mókus c-fos mrns in situ hibridizációval mutattuk ki az aktiválódott neuronokat.

Eredmények 1. A tézispontunk bizonyítására a különböző időtartamú termikus stressznek kitett állatok központi idegrendszerében található aktiválódó neuronok szisztematikus analízise szolgált. Azonosítottuk a melegstressz során aktivált idegsejteket és leírtuk ezen területek neuroanatómiai lokalizációját. Topográfiai eloszlásukat összehasonlítottuk a hidegstressz során aktiválódó idegsejtek eloszlásával. Kimutattuk, hogy a meleg és hideg inger a központi idegrendszerben különböző sejtcsoportokat aktivál és ugyan hasonló vagy ugyanazon magok vesznek részt a hőszabályozás irányításában a meleg és a hideg környezeti ingerre adott válaszreakció és reakció topográfiai vetülete alapvető eltéréseket mutat. 2. A hőszabályozást befolyásoló termikus inger eredetének bizonyítására egy olyan in vivo modellt használtunk, amelyben közvetlenül nyomon tudtuk követni az egyes testrészek (agy, rektum, szubkután szövet, bőr) hőváltozását a hidegstressz során bekövetkező fiziológiás reakció folyamán. A különböző testrészek hőmérsékletének 120 perces hidegstressz alatti változását összevetettük a hidegstressz során aktiválódó agyi termoszenzitív struktúrákkal és azt tapasztaltuk, hogy a hidegstressz 30. percében a termoszenzitív területek már maximális aktivációt mutattak, a bőr és szubkután szövet hőmérséklete ez alatt az idő alatt szignifikánsan csökkent, azonban az intrakraniális és rektális hőmérséklet nem változott. Ezzel bebizonyítottuk, hogy a hőszabályozás fiziológiás (in vivo) indukcióját a perifériás szövetekben (bőr és szubkután szövet) detektált hőmérséklet váltja ki. 3. A preoptikus magba vetülő afferens termoregulátoros pálya létezésének bizonyítására anterográd és retrográd pályajelöléssel kívántuk kimutatni a preoptikus mag efferens, illetve a peritrigeminális mag afferens kapcsolatait. Termikus stresszel és immunfestéssel kombinálva lehetőségünk nyílt bizonyítani, hogy a peritrigeminális magból eredő termoafferens rostok a preoptikus mag termoszenzitív neuronjaira vetülnek. Ezzel egy monoszinaptikus, a termoszenzitív peritrigeminális magból eredő és a preoptikus hőszabályozó központra vetülő, direkt neuronális kapcsolatot mutattunk ki. 4. A tézispont bizonyítására tizenhárom-csíkos földi mókusokat használtunk. A mókus specifikus c-fos gén

izolálásával képesek voltunk non-invazív módon kimutatni az aktivált neuronokat és összehasonlítani ezen neuronok eloszlását a hibernációs ciklus szakaszaiban, fényt derítve már ismert termoregulátoros területek és eddig a hibernációval össze nem kapcsolt régiók aktiválására. központi idegrendszeren átfolyó vér hőmérsékletét érzékelő intrakraniális termoszenzitív neuronok humorális információja által. A nyúltvelő zárt részében elhelyezkedő, termikus ingerre aktiválódó peritrigeminális mag közvetlen neuronális, termoafferens szignált továbbító projekcióval kapcsolódik a Következtetések A fenti kisérlettekkel a hőszabályozás központi idegrendszeri integrációjának bizonyos, eddig nem ismert részleteire derítettünk fényt. A hideg illetve meleg termikus ingert nem ugyanazon sejtek dolgozzák fel és nem ugyanazon agypályák továbbítják: a központi idegrendszerben található, hőszabályozásban részt vevő magokon belül a hideg- és meleg-érzékeny sejtek elkülönülnek, olykor ugyanazon mag területén belül preoptikus termoregulátoros központhoz. A hibernációs ciklus különböző szakaszaiban más és más központi idegrendszeri területek aktiválódnak, melyek részben megfelelnek a már ismert termoregulátoros struktúráknak, részben viszont új, eddig a hőszabályozásban nem ismert sejtcsoportokat és régiókat alkotnak. Eredményeink hozzájárulnak a testhőmérséklet szabályozásának részletes megismeréséhez, s ezáltal számos klinikai kutatási témának teremtenek alapot. szétszórtan, más helyütt pedig egy magon belül csoportosulnak, szubdivíziókat alkotnak. A hipotalamusz preoptikus régiójában talalható termoregulációs központ a hőszabályozást befolyásoló termikus szignált a perifériás hőreceptorokból származó közvetlen neuronális információ útján kapja, nem pedig a

Témához kapcsolodó publikációk: Márton A, Mihalik R, Bratincsák A, Adleff V, Peták I, Végh M, Bratincsák A, Kovács Z, Palkovits M; Direct neuronal projection from a brainstem thermosensitive area to the preoptic thermoregulatory center. Manuscript in process. Bauer PI, Krajcsi P (1997) Apoptotic cell death induced by inhibitors of energy conservation--bcl-2 inhibits apoptosis downstream of a fall of ATP level. Eur J Biochem 250:467-75. Bratincsák A, Palkovits M (2004) Activation of brain areas in rat following warm and cold ambient exposure. Neurosci 127:385-397. Bratincsák A, Palkovits M (2005) Evidence that peripheral rather than intracranial thermal signals induce thermoregulation. Neurosci 135:525-532. Bratincsák A, McMullen D, Miyake S, Tóth Z, Hallenbeck JM, Palkovits M; Spatial and temporal activation of brain regions in hibernation c-fos expression during the hibernation bout in thirteen-lined ground squirrel. J Comp Neurol. Manuscript accepted with revision.